當(dāng)前質(zhì)量好棉花難尋，為保證成紗質(zhì)量滿足客戶要求，棉紡企業(yè)配棉在技術(shù)管理工作中非常重要。所謂配棉就是為滿足某一規(guī)格紗線的紡紗工藝與成紗質(zhì)量要求，從庫存原棉中選擇最合適的棉批并規(guī)定各棉批的適當(dāng)比例。在棉紡企業(yè)中原料占總成本的70%左右，直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此得力的配棉工作是非常重要的。我國原棉在性能上呈現(xiàn)出多樣性和差異性，使得配棉工作更加復(fù)雜和困難。棉紡過程具有工序多、周期長、生產(chǎn)連續(xù)等特點(diǎn)，在品種變化頻繁時，不能因原料的變化而使產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生變化，所以必須考慮原棉選擇的連續(xù)性、穩(wěn)定性以及各種特定的要求，使纖維性能物盡所用，減少剩余質(zhì)量。
1 棉紡織企業(yè)中配棉技術(shù)的發(fā)展
配棉工作已有一百多年的歷史，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，配棉技術(shù)也在不斷地向前發(fā)展。配棉技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了兩個時期，即人工配棉和計(jì)算機(jī)配棉。
1.1
人工配棉
長期以來，配棉工作是通過人工計(jì)算完成的，而且是一種被動行為，既不明確原棉的情況，也不清楚紗線的目標(biāo)，只是把各種原棉(事實(shí)上性能可能差異很大)混和在一起，以保證生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行，對配比不做嚴(yán)格的限制。隨著生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，配棉已成為一種主動的有目的的技術(shù)環(huán)節(jié)，目的是保證質(zhì)量、降低成本，人們甚至把經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合成經(jīng)驗(yàn)公式或回歸方程，然后用回歸方程或經(jīng)驗(yàn)公式指導(dǎo)配棉。
1.2
計(jì)算機(jī)配棉
人工制定配棉方案，其效果在很大程度上取決于人的經(jīng)驗(yàn)及處理問題的細(xì)致程度，常有片面性、偶然性。為了做好配棉工作，配棉技術(shù)人員要及時掌握生產(chǎn)情況，了解各種原棉的庫存情況及原棉的物理性能，分析過去成紗質(zhì)量情況，全面綜合加以考慮，不僅計(jì)算量大(如接替棉計(jì)算每天只能計(jì)算兩張表)，而且難免有所疏漏。因此，人們渴望找出一種更有效、更方便的現(xiàn)代化方法，輔助或取代人工配棉。計(jì)算機(jī)配棉技術(shù)的初始思想就是在這樣的一種背景下產(chǎn)生的。
2 國內(nèi)外計(jì)算機(jī)配棉管理系統(tǒng)的發(fā)展
2.1
國外情況
計(jì)算機(jī)應(yīng)用于紡織工業(yè)已有30多年的歷史了，許多企業(yè)已經(jīng)利用計(jì)算機(jī)訂購原棉并完成棉花的使用。印度的計(jì)算機(jī)配棉始于70年代、最早的一次計(jì)算機(jī)配棉實(shí)驗(yàn)是由Indore公司完成的，在計(jì)算機(jī)專家的幫助下，該公司試圖降低4.9tex紗的混棉成本，其人工配棉成本為10.50盧比/kg。通過使用計(jì)算機(jī)配棉，使成本降低到9.95盧比/kg，節(jié)省了約5%, 很多企業(yè)非常愿意采用這一成果，但在對計(jì)算機(jī)配棉做進(jìn)一步推廣時，沒有獲得滿意的結(jié)果，這是由于不準(zhǔn)確的歷史數(shù)據(jù)和各批棉花不可靠的實(shí)驗(yàn)造成的。
較成功的配棉軟件有美國Spinl ab及FiberControls公司的棉包混棉管理系統(tǒng)。在80年代，歐美開始出現(xiàn)并應(yīng)用EFS(Engineered Fiber Seleetion)計(jì)算機(jī)配棉管理系統(tǒng)，其特點(diǎn)是:棉花不再是僅僅被按唆頭來分類，而是根據(jù)儀器所測得的指標(biāo)重新分類并用條形碼編號。棉花按性質(zhì)被劃分得更加詳細(xì)，其性能被更加充分地利用。該系統(tǒng)用HVI測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行配棉。據(jù)報(bào)道由于測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高，從而使配棉效果較好。90年代，Chent Belgium大學(xué)紡織系所研制的最優(yōu)專家系統(tǒng)，據(jù)說有能夠確定原料的最佳配比功能。
2.2
國內(nèi)情況
早在70年代末，我國一些棉紡廠就開始嘗試用計(jì)算機(jī)配棉。配棉模型是基于線性規(guī)劃原理。采用此方法在計(jì)算機(jī)上可以挑選并規(guī)劃出使用棉花的比例，以達(dá)到最佳配比的目的。但由于這種方法是一期一期孤立進(jìn)行的，不能解決連續(xù)性和穩(wěn)定性問題。對一些特殊的要求無法用方程來表示，如配棉時對接批、爭批、零批、整包等特定的要求，對氣候、色澤、工藝狀態(tài)等問題不能一一解決。這種方法實(shí)際上只能是人工配棉的一種輔助，因此無法在生產(chǎn)中正式使用。
80年代計(jì)算機(jī)配棉技術(shù)有了較大的發(fā)展。利用近代應(yīng)用數(shù)學(xué)的方法，開發(fā)出了一些計(jì)算機(jī)配棉系統(tǒng)。這種系統(tǒng)充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快的特點(diǎn)，使配棉工作更加準(zhǔn)確完善，既降低了成本，提高了生產(chǎn)效率，又保證了成紗質(zhì)量。如開發(fā)的十分接近人工配棉實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的配棉管理系統(tǒng)，配棉模型采用Fuzzy聚類分析方法。該方法模擬人腦分析和綜合的過程，進(jìn)行“比較打分”，建立隸屬度函數(shù)。由于Fuzzy聚類分析模擬人腦在多維空間進(jìn)行觀察分析，并在等價(jià)關(guān)系下按最重的權(quán)重路徑實(shí)現(xiàn)分類，處理結(jié)果十分接近事物的本質(zhì)。
80年代的計(jì)算機(jī)配棉管理系統(tǒng)功能較全面，但由于當(dāng)時的開發(fā)工具及一些具體的測試儀器條件等情況所限，還存在些實(shí)際問題，在生產(chǎn)中也沒有被大規(guī)模推廣，有少數(shù)廠家在使用。近幾年開發(fā)出的紡織應(yīng)用軟件有很多，大多集中在自動控制和紡織CAD方面，只有極少數(shù)人對計(jì)算機(jī)配棉管理系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，在某些功能方面對過去的計(jì)算機(jī)配棉管理系統(tǒng)有所改進(jìn)，但還存在不少實(shí)際問題有待解決，在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用很成熟的計(jì)算機(jī)配棉管理系統(tǒng)，目前還沒有出現(xiàn)。
3 早期計(jì)算機(jī)配棉管理系統(tǒng)的功能及存在的不足
3.1
系統(tǒng)功能
實(shí)際上，配棉就是在多可控變量的約束條件下求最優(yōu)解的定量計(jì)算，上述這些配棉管理系統(tǒng)借助計(jì)算機(jī)的功能，起到了以下三個方面的作用:
(1)使傳統(tǒng)的人工配棉向計(jì)算機(jī)自動配棉躍進(jìn)了一大步;
(2)取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，使配棉成本有不同程度的降低，而且保證了質(zhì)量。
例：河北某企業(yè)用計(jì)算機(jī)配棉，僅28tex一個品種降低成本0.02元/kg，全年節(jié)約14萬元，全部推廣后一年可節(jié)約50萬元。江蘇某企業(yè)用計(jì)算機(jī)配棉，降低成本0.015元/kg。湖北某企業(yè)用計(jì)算機(jī)優(yōu)選純棉28tex配棉方案，品級由2.18級降為3.66級，長度由28.53mm降為26.63mm，配棉成本由3.738元/kg降為3.4502元/kg，成紗質(zhì)量仍是上等一級，降低配棉成本大約是0.02元/kg-0.095元/kg；
(3)效率提高，一般20min-30min即可顯示最佳方案，而以往的人工配棉方法若要得到可行的方案需要花幾倍的時間。
3.2
系統(tǒng)不足：
(1)系統(tǒng)大多用線性方法求解，配棉人員需事先規(guī)定若干批原棉，列出方程，然后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，對使用者要求高。
(2)目標(biāo)方程只有一個，不能滿足實(shí)際生產(chǎn)中多個目標(biāo)的要求，系統(tǒng)沒有專門的原料需求預(yù)測模塊。
4 新型計(jì)算機(jī)配棉管理系統(tǒng)的開發(fā) 新型計(jì)算機(jī)配棉管理系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):
1) 能夠自動建立預(yù)測方程，對使用者要求低，且利用多元動態(tài)預(yù)測方程使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的預(yù)測功能。
2) 運(yùn)用目標(biāo)規(guī)劃進(jìn)行配棉方案優(yōu)選可以改進(jìn)線性規(guī)劃配棉的不足。
3)應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)中的模糊聚類與模糊綜合評判進(jìn)行接批棉的選擇，能夠找到真正合適的接替原棉。
4) 增加了原料需求預(yù)測功能模塊，能夠指導(dǎo)原料采購工作。
5) 該系統(tǒng)是在原配棉管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)并優(yōu)化的，綜合考慮了目前我國棉紡生產(chǎn)的實(shí)際情況、設(shè)備、原料等各方面的因素，有較強(qiáng)的實(shí)用性。
5 結(jié)語
計(jì)算機(jī)配棉可以利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快的優(yōu)勢來彌補(bǔ)人工配棉生產(chǎn)中人為誤差的缺陷，能穩(wěn)定生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、指導(dǎo)原料購買策略。在進(jìn)入信息時代的今天，計(jì)算機(jī)在紡織工業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行配棉是配棉技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，也是棉紡產(chǎn)業(yè)向自動化、智能化、信息化方向發(fā)展的必要步驟。計(jì)算機(jī)配棉是棉紡織企業(yè)建立快速反應(yīng)機(jī)制的必經(jīng)之路，必須引起企業(yè)足夠的重視。
要使計(jì)算機(jī)配棉技術(shù)能夠順利地推廣，需解決以下幾個方面的問題:
1) 1可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。配棉是否有效取決于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)性和客觀性，要有更可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，才能使預(yù)測達(dá)到一定的精確度。
2) 要有完善和符合實(shí)際的軟件體系。使配棉管理系統(tǒng)更具有實(shí)用性、可靠性，而目也符合生產(chǎn)實(shí)際的需要。
3) 要有負(fù)責(zé)任的優(yōu)秀管理和技術(shù)人員，使配棉管理系統(tǒng)得到正確的應(yīng)用。
